專利名稱：一種新型發(fā)紅光納米熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米熒光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)紅光納米熒光材料在熒光防偽、LED照明、平板顯示等方面具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于這類在高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的紅色熒光材料而言，必須滿足最少三個(gè)特征1)對(duì)于藍(lán)光或近紫外輻射有較強(qiáng)的吸收；2)納米熒光材料純度高、均勻程度高、熒光性質(zhì)穩(wěn)定；3)具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，在紫外輻射下不變性。在這種需求背景下，一些熒光材料如鋁酸鹽、硫化物、磷酸鹽、硅酸鹽、鑰酸鹽、鎳酸鹽、氮氧化物都被開發(fā)出來(lái)，然而在這些熒光材料中，只有硫化物、鎳酸鹽以及鑰酸鹽能夠在藍(lán)光或者近紫外激發(fā)下發(fā)出紅光，硫化物化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、鎳酸鹽的結(jié)構(gòu)很堅(jiān)硬、鑰酸鹽的發(fā)光效率低；熒光粉合成采用固相法，其微米級(jí)產(chǎn)物需
要經(jīng)過進(jìn)一步球磨才能應(yīng)用，球磨過程不但容易引入雜質(zhì)，而且會(huì)對(duì)發(fā)光中心造成破壞、導(dǎo)致發(fā)光效率降低。另外，傳統(tǒng)的鈣粉、鎂粉存在電荷失配引起的缺陷，釔粉存在晶格失配導(dǎo)致的晶析、固融相不均勻的問題。目前，現(xiàn)有的發(fā)紅光納米熒光材料，存在著生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、晶格缺陷多和紫外吸收帶寬窄，同時(shí)，現(xiàn)有的納米級(jí)熒光粉的制備方法中由于采用球磨方法球磨微米級(jí)的熒光粉，球磨過程中易引入雜質(zhì)，易對(duì)發(fā)光中心造成破壞，嚴(yán)重影響了發(fā)紅光納米熒光材料在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的發(fā)紅光納米熒光材料，存在著生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、晶格缺陷多和紫外吸收帶寬窄，現(xiàn)有的納米級(jí)熒光粉的制備方法中由于采用球磨方法球磨微米級(jí)的熒光粉，球磨過程中易引入雜質(zhì)，易對(duì)發(fā)光中心造成破壞的技術(shù)問題，而提供了一種新型發(fā)紅光納米熒光粉及其制備方法。一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，它是分子式為EuxGdhBO3的粉狀固體，其中0. 05 < X < 0. 2。一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、依照分子式EuxGdhBO3，按Eu元素、Gd元素與B元素的摩爾比為x: (l_x) :1準(zhǔn)備 EuNO3、GdNO3 和 H3BO3,其中 0. 05 彡 x 彡 0. 2 ;二、向水中加入步驟一準(zhǔn)備的EuN03、GdNO3和H3BO3,混合均勻，得到透明溶液；其中，水的體積與H3BO3的物質(zhì)的量的比為(2L 4L) :1mol ；三、向步驟二中得到的透明溶液加入檸檬酸，在30°C 60°C的溫度下，以60r/min 100r/min的攪拌速率攪拌Ih 5h,得到膠體,其中，朽1檬酸與步驟一的H3BO3的摩爾比為(2 5) :1 ;四、將步驟三得到的膠體在80°C 100°C溫度下干燥20h 28h，得到干凝膠；五、將步驟四得到的干凝膠在600°C 1000°C下煅燒0.5h 5h，得到粉狀固體，SP為發(fā)紅光納米熒光粉。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉及其制備方法，采用了大量的硼元素，硼元素在自然界的儲(chǔ)存量大，使得新型發(fā)紅光納米熒光粉的成本低；二、本發(fā)明提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，采用溶膠凝膠法制備，制備方法的工藝簡(jiǎn)單，控制反應(yīng)條件溫和，易于掌握；三、本發(fā)明提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，其中的銪離子(Eu3+)與釓離子(Gd3+)電荷匹配，且離子半徑非常接近，銪離子(Eu3+)半徑為0. 0950nm,釓離子(Gd3+)半徑為0. 0938nm，銪激活離子可以占據(jù)釓位形成穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)，克服了晶格缺陷多的問題；四、本發(fā)明提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，能夠有效吸收220nm 340nm的紫外光以及360nm 430nm的紫光，在575nm 625nm處具有較寬的特征發(fā)射帶。
五、本發(fā)明提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉及其制備方法，制備得到的新型發(fā) 紅光納米熒光粉粒度小，顆粒尺寸為20nm 50nm，不需采用球磨方法，從根本上避免了球磨帶來(lái)的損害。


圖1為試驗(yàn)一制備得到的Eua Pda9BO3*紅光納米熒光粉與標(biāo)準(zhǔn)樣品GdBO3的X射線衍射對(duì)比圖，其中，曲線a為試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉的X射線衍射圖，曲線b為標(biāo)準(zhǔn)樣品GdBO3的X射線衍射圖。圖2為試驗(yàn)一制備得到的Euci lGdtl 9BO3發(fā)紅光納米熒光粉在615nm監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)下的激發(fā)光譜。圖3為試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉在397nm波長(zhǎng)激發(fā)下的熒光光譜。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，它是分子式為EuM_xB03的粉狀固體，其中0. 05彡X彡0. 2。本實(shí)施方式具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，采用了大量的硼元素，硼元素在自然界的儲(chǔ)存量大，使得新型發(fā)紅光納米熒光粉的成本低；二、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，其中的銪離子(Eu3+)與釓離子(Gd3+)電荷匹配，且離子半徑非常接近，銪離子(Eu3+)半徑為0. 0950nm,釓離子(Gd3+)半徑為0. 0938nm,銪激活離子可以占據(jù)釓位形成穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)，克服了晶格缺陷多的問題；三、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，能夠有效吸收220nm 340nm的紫外光以及360nm 430nm的紫光，紫外吸收帶較寬，在575nm 625nm處具有較寬的特征發(fā)射帶；四、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，粒度小，顆粒尺寸為20nm 50nm，不需采用球磨方法，從根本上避免了球磨帶來(lái)的損害。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于，所述的新型發(fā)紅光納米熒光粉是分子式為EuaiGda9BO3的粉狀固體。其它與具體實(shí)施方式
一相同。具本實(shí)施方式三本實(shí)施方式提供了一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，具體是按以下步驟完成的
一、依照分子式EuxGdhBO3，按Eu元素、Gd元素與B元素的摩爾比為x: (l_x) :1準(zhǔn)備 EuNO3、GdNO3 和 H3BO3,其中 0. 05 彡 x 彡 0. 2 ;二、向水中加入步驟一準(zhǔn)備的EuN03、GdNO3和H3BO3,混合均勻，得到透明溶液；其中，水的體積與H3BO3的物質(zhì)的量的比為(2L 4L) :1mol ；三、向步驟二中得到的透明溶液加入檸檬酸，在30°C 60°C的溫度下，以60r/min 100r/min的攪拌速率攪拌Ih 5h,得到膠體,其中，朽1檬酸與步驟一的H3BO3的摩爾比為(2 5) :1 ;四、將步驟三得到的膠體在80°C 100°C溫度下干燥20h 28h，得到干凝膠；五、將步驟四得到的干凝膠在600°C 1000°C下煅燒0.5h 5h，得到粉狀固體，SP 為發(fā)紅光納米熒光粉。本實(shí)施方式具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，采用了大量的硼元素，硼元素在自然界的儲(chǔ)存量大，使得新型發(fā)紅光納米熒光粉的成本低；二、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，采用溶膠凝膠法制備，制備方法的工藝簡(jiǎn)單，控制反應(yīng)條件溫和，易于掌握；三、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，制備得到的新型發(fā)紅光納米熒光粉中的銪離子(Eu3+)與釓離子(Gd3+)電荷匹配，且離子半徑非常接近，銪離子(Eu3+)半徑為0. 0950nm，釓離子(Gd3+)半徑為0. 0938nm，銪激活離子可以占據(jù)釓位形成穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)，克服了晶格缺陷多的問題；四、本實(shí)施方式的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，制備得到的新型發(fā)紅光納米熒光粉能夠有效吸收220nm 340nm的紫外光以及360nm 430nm的紫光，在575nm 625nm處具有較寬的特征發(fā)射帶；五、本實(shí)施方式提供的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉及其制備方法，制備得到的新型發(fā)紅光納米熒光粉粒度小，顆粒尺寸為20nm 50nm，不需采用球磨方法，從根本上避免了球磨帶來(lái)的損害。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)在于，所述的步驟一中為按Eu元素、Gd元素與B元素的摩爾比為0. 1:0.9:1準(zhǔn)備EuNO3 > GdNO3和H3BO30其它與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四的不同點(diǎn)在于，所述的步驟二中水的體積與H3BO3的物質(zhì)的量的比為2L:1mol0其它與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至五之一的不同點(diǎn)在于，所述的步驟三中為在50°C溫度下，以90r/min的攪拌速率攪拌3h。其它與具體實(shí)施方式
三至五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至六之一的不同點(diǎn)在于，所述的步驟三中檸檬酸與步驟一的H3BO3的摩爾比為3:1。其它與具體實(shí)施方式
三至六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至七之一的不同點(diǎn)在于，所述的步驟四中為在90°C溫度下干燥24h。其它與具體實(shí)施方式
三至七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至八之一的不同點(diǎn)在于，所述的步驟四得到的干凝膠為蓬松狀的固體。其它與具體實(shí)施方式
三至八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至九之一的不同點(diǎn)在于，所述的步驟五中為在800°C下煅燒2h。其它與具體實(shí)施方式
三至九相同。采用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的效果
試驗(yàn)一一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、依照分子式Eu。. Adtl 9BO3,按Eu元素、Gd元素與B元素的摩爾比為0. 1:0. 9:1準(zhǔn)備 EuNO3、GdNO3 和 H3BO3 ；二、向水中加入步驟一準(zhǔn)備的EuN03、GdNO3和H3BO3,混合均勻，得到透明溶液；其中，水的體積與H3BO3的物質(zhì)的量的比為2L:1mol ；三、向步驟二中得到的透明溶液加入檸檬酸，在50°C溫度下，以90r/min的攪拌速率攪拌3h，得到膠體，其中，檸檬酸與步驟一的H3BO3的摩爾比為3:1 ;四、將步驟三得到的膠體在90°C溫度下干燥24h，得到蓬松狀的干凝膠；
五、將步驟四得到的干凝膠在800°C下煅燒2h，得到粉狀固體，即為發(fā)紅光納米熒光粉。對(duì)試驗(yàn)一得到的發(fā)紅光納米熒光粉進(jìn)行X射線衍射測(cè)試，得到圖1。圖1為試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉與標(biāo)準(zhǔn)樣品GdBO3的X射線衍射對(duì)比圖，其中，曲線a為試驗(yàn)一制備得到的EuO.1Gda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉的X射線衍射圖，曲線b為標(biāo)準(zhǔn)樣品6(^03的X射線衍射圖。從圖1中，可以觀察到試驗(yàn)一得到的發(fā)紅光納米熒光粉沒有出現(xiàn)雜相，Eu離子取代Gd位嵌入到晶格場(chǎng)中，形成了純相GdBO3晶格結(jié)構(gòu)，激活離子Eu與基質(zhì)材料GdBO3形成穩(wěn)定的固溶結(jié)構(gòu)；同時(shí),根據(jù)Scherrer公式,計(jì)算出制備的納米突光粉的平均粒徑為35nm,不需要球磨的進(jìn)一步處理。對(duì)試驗(yàn)一得到的發(fā)紅光納米熒光粉進(jìn)行激發(fā)光譜測(cè)試，得到圖2。圖2為試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉在615nm監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)下的激發(fā)光譜。從圖2中，可以觀察到試驗(yàn)一得到的發(fā)紅光納米熒光粉能夠有效吸收220nm 340nm處的紫外光以及360nm 430nm的近紫外光和紫光?？梢宰C明，試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉具有很寬的紫外吸收帶寬。對(duì)試驗(yàn)一得到的發(fā)紅光納米熒光粉進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，得到圖3。圖3為試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉在397nm波長(zhǎng)激發(fā)下的熒光光譜。從圖3中，可以觀察到試驗(yàn)一得到的發(fā)紅光納米熒光粉能夠發(fā)出575 625nm的寬帶特征發(fā)射。證明試驗(yàn)一制備得到的EuaiGda9BO3發(fā)紅光納米熒光粉能夠發(fā)出紅色特征輻射，即發(fā)紅色熒光。
權(quán)利要求
1.一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，其特征在于新型發(fā)紅光納米熒光粉是分子式為 EuxGd1^BO3的粉狀固體，其中O. 05彡X彡O. 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉，其特征在于所述的新型發(fā)紅光納米熒光粉是分子式為EuaiGda9BO3的粉狀固體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、依照分子式EuxGdhBO3，按Eu元素、Gd元素與B元素的摩爾比為χ:(1-χ) :1準(zhǔn)備 EuNO3> GdNO3 和 H3BO3,其中 O. 05 彡 x 彡 O. 2 ;二、向水中加入步驟一準(zhǔn)備的EuN03、GdNO3和H3BO3,混合均勻，得到透明溶液；其中，水的體積與H3BO3的物質(zhì)的量的比為(2L 4L) :1mol ；三、向步驟二中得到的透明溶液加入檸檬酸，在30°C 60°C的溫度下，以60r/min 100r/min的攪拌速率攪拌Ih 5h，得到膠體，其中，檸檬酸與步驟一的H3BO3的摩爾比為 (2 5) :1 ;四、將步驟三得到的膠體在80°C 100°C溫度下干燥20h 28h，得到干凝膠；五、將步驟四得到的干凝膠在600°C 1000°C下煅燒O.5h 5h，得到粉狀固體，即為發(fā)紅光納米熒光粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于所述的步驟一中為按Eu元素、Gd元素與B元素的摩爾比為O.1: O. 9:1準(zhǔn)備EuNO3、GdNO3和H3BO3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的步驟二中水的體積與H3BO3的物質(zhì)的量的比為2L:1mol。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的步驟三中為在50°C的溫度下，以90r/min的攪拌速率攪拌3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的步驟三中檸檬酸與步驟一的H3BO3的摩爾比為3:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的步驟四中為在90°C溫度下干燥24h。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于所述的步驟四得到的干凝膠為蓬松狀的固體。
10.根據(jù)權(quán)利要求3、4或9所述的一種新型發(fā)紅光納米熒光粉的制備方法，其特征在于所述的步驟五中為在800°C下煅燒2h。
全文摘要
一種新型發(fā)紅光納米熒光粉及其制備方法，涉及納米熒光材料及其制備方法的領(lǐng)域。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的發(fā)紅光納米熒光材料，存在著生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、晶格缺陷多和紫外吸收帶寬窄，現(xiàn)有的納米級(jí)熒光粉的制備方法中由于采用球磨方法球磨微米級(jí)的熒光粉，球磨過程中易引入雜質(zhì)，易對(duì)發(fā)光中心造成破壞的技術(shù)問題。一種新型發(fā)紅光納米熒光粉是分子式為EuxGd1-xBO3的粉狀固體，其中0.05≤x≤0.2。制備方法一、準(zhǔn)備原材料；二、制備溶液；三、制備膠體；四、制備干凝膠；五、鍛燒。本發(fā)明適用于熒光材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K11/78GK102994085SQ201310006108
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者秦峰, 張?jiān)苿? 趙華, 楊欣, 張治國(guó) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)